(57)【要約】  本発明は、（ａ）湿式プロセスセリアと、（ｂ）水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体と、（ｃ）芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸と、（ｄ）水と、を含む、約３〜約６のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。本発明は、本発明の化学機械研磨組成物を用いて基材を化学的機械的に研磨する方法をさらに提供する。典型的には、当該基材は、酸化ケイ素を含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨組成物であって、
（ａ）湿式プロセスセリアと、
（ｂ）水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体と、
（ｃ）芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸と、
（ｄ）水と、
を含み、約３〜約６のｐＨを有する、研磨組成物。
【請求項２】
前記研磨組成物が、約０．０５重量％〜約２重量％の湿式プロセスセリアを含む、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記水溶性カチオン重合体が、メラミンまたはそのハロゲン化誘導体とアルデヒドとの重合から調製された架橋性カチオン共重合体である、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記水溶性カチオン重合体が、メラミン−ホルムアルデヒド共重合体である、請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記メラミン−ホルムアルデヒド共重合体が、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体である、請求項４に記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記研磨組成物が、約５０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍの前記水溶性カチオン重合体または前記水溶性カチオン共重合体を含む、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項７】
前記芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸が、ピコリン酸またはジピコリン酸である、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項８】
基材を化学的機械的に研磨する方法であって、
（ｉ）基材を、研磨パッド及び
（ａ）湿式プロセスセリアと、
（ｂ）水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体と、
（ｃ）芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸と、
（ｄ）水と、
を含む、約３〜約６のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させることと、
（ｉｉ）前記基材に対して前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物を移動させることと、
（ｉｉｉ）前記基材の少なくとも一部を摩耗させて、前記基材を研磨することと、を含む、方法。
【請求項９】
前記研磨組成物が、約０．０５重量％〜約２重量％の湿式プロセスセリアを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記水溶性カチオン重合体が、メラミンまたはそのハロゲン化誘導体とアルデヒドとの重合から調製された架橋性カチオン共重合体である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記水溶性カチオン重合体が、メラミン−ホルムアルデヒド共重合体である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記メラミン−ホルムアルデヒド共重合体が、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨組成物が、約５０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍの前記水溶性カチオン重合体または前記水溶性カチオン共重合体を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸が、ピコリン酸またはジピコリン酸である、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記基材が、酸化ケイ素を含み、前記基材を研磨するために前記酸化ケイ素の少なくとも一部が前記基材から除去される、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の背景
集積回路の作製において、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスは典型的には、半導体装置構造のための平らな表面を形成するために利用される。研磨組成物（研磨スラリーとしても既知）は典型的には、他の化学的構成要素とともに液体担体中に摩耗材料を含有し、表面を、研磨組成物で飽和させた回転研磨パッドと接触させることによって当該表面へ適用される。化学的構成要素は、基材の少なくとも一部を化学的に改質して、摩耗及び研磨パッドの組み合わせによる物理的除去を促進する。いくつかの場合、当該化学的構成要素は、材料の除去も促進することがある。
【０００２】
ＣＭＯＳトランジスタ及びＮＡＮＤゲートなどのマイクロエレクトロニクス構造において、金属ゲートなどの基材形体はしばしば、誘電性材料の層の上に重なっており、これは次に、平面化して、誘電性材料によって分離された金属ゲートを露出させる。平面化の前に、基材表面は、ゲートに重ねられている「高い」領域、及びゲート間にある「低い」領域を特徴とする。まず、高い領域は、低い領域よりも迅速に除去され、その理由は、研磨パッドによって発揮される圧力が、主として高い領域に向けられるからである。平面化が進行するにつれ、研磨パッドの変形に一部起因して、低い領域は材料の除去を受け、結果的に、トレンチ喪失と呼ばれるものを生じる。
【０００３】
セリア摩耗剤を含む研磨組成物は、このような誘電性層状基材を研磨するために探索されてきた。誘電体除去速度は改善されることができるが、除去速度が増大するにつれ、トレンチ喪失は次第に高くなる。したがって、低いトレンチ喪失を呈しながら、良好な除去速度を呈する誘電体研磨組成物についての当該技術分野における必要性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、（ａ）湿式プロセスセリアと、（ｂ）水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体と、（ｃ）芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸と、（ｄ）水と、を含む、約３〜約６のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。
【０００５】
本発明は、（ｉ）基材を（ａ）湿式プロセスセリアと、（ｂ）水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体と、（ｃ）芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸と、（ｄ）水と、を含む、約３〜約６のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｉｉ）基材に対して研磨パッド及び化学機械研磨組成物を移動させることと、（ｉｉｉ）基材の少なくも一部を摩耗させて基材を研磨することと、を含む、基材を化学的機械的に研磨する方法も提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】９００μｍ×９００μｍの柄物基材の研磨における、セリアと、メチル化メラミン−ホルムアルデヒド共重合体と、を含む、研磨組成物によって呈されるステップ高対トレンチ喪失をグラフで図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、（ａ）湿式プロセスセリアと、（ｂ）水溶性カチオン重合体もしくは水溶性カチオン共重合体と、（ｃ）芳香族カルボン酸もしくはヘテロ芳香族カルボン酸と、（ｄ）水と、を含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなる、約３〜約６のｐＨを有する化学機械研磨組成物を提供する。
【０００８】
化学機械研磨組成物は、セリア摩耗剤を含む。当該技術分野で既知のように、セリアは希土類金属セリウムの酸化物であり、セリウム酸化物、酸化セリウム（例えば、酸化セリウム（ＩＶ））、または二酸化セリウムとして既知である。酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）は、シュウ酸セリウムまたは水酸化セリウムをか焼することによって形成することができる。セリウムは、例えば、Ｃｅ２Ｏ３などの酸化セリウム（ＩＩＩ）も形成する。セリア摩耗剤は、これらまたは他のセリア酸化物のうちのいずれか１つ以上であり得る。
【０００９】
セリア摩耗剤は、任意の適切なタイプであり得る。本明細書で使用する場合、「湿式プロセス」セリアは、沈殿、濃縮重合、または類似のプロセス（例えば、ヒュームドセリアまたは発熱性セリアとは反対）によって調製されたセリアを指す。湿式プロセスセリア摩耗剤を含む本発明の研磨組成物は、本発明の方法によって基材を研磨するのに使用するとき、より低い欠陥を呈することができる。特定の理論に拘束されようとすることなく、湿式プロセスセリアが、球形セリア粒子及び／またはより小さな凝集性セリア粒子を含み、それにより、本発明の方法において使用されるときにより低い基材欠陥を結果的に生じると考えられている。例証的な湿式プロセスセリアは、Ｒｈｏｄｉａから市販されているＨＣ−６０（商標）セリアである。
【００１０】
セリア粒子は、任意の適切な平均径（すなわち、平均粒径）を有し得る。平均セリア粒径が非常に小さい場合、研磨組成物は、十分な除去速度を呈しないことがある。対照的に、平均セリア粒径が非常に大きい場合、研磨組成物は、例えば、乏しい基材欠陥などの望ましくない研磨性能を呈することがある。したがって、セリア粒子は、約１０ｎｍ以上、例えば、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上、約２５ｎｍ以上、約３０ｎｍ以上、約３５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以上、約４５ｎｍ以上、または約５０ｎｍ以上の平均粒径を有し得る。あるいは、またはさらに、セリアは、約１，０００ｎｍ以下、例えば、約７５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、または約５０ｎｍ以下の平均粒径を有し得る。したがって、セリアは、上述の終点のうちのいずれか２つによって結ばれた平均粒径を有し得る。例えば、セリアは、約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、薬２５ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均粒径を有し得る。非球形セリア粒子については、粒径は、当該粒子を包含する最小の球の直径である。セリアの粒径は、任意の適切な技術を用いて、例えば、レーザ回折技術を用いて測定することができる。適切な粒径測定機器は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ，ＵＫ）から入手可能である。
【００１１】
セリア粒子は好ましくは、本発明の研磨組成物中でコロイドとして安定である。コロイドという用語は、液体担体（例えば、水）中のセリア粒子の懸濁液を指す。コロイド安定性は、当該懸濁液の経時的な維持を指す。本発明の脈絡において、摩耗剤が、１００ｍＬのメスシリンダーの中へ置かれて、２時間という時間に撹拌しないで静置しておくときに、摩耗組成物における粒子の初期濃度（ｇ／ｍＬの点での［Ｃ］）によって除される、メスシリンダーの底部５０ｍＬにおける粒子の濃度（ｇ／ｍＬの点での［Ｂ］）とメスシリンダーの上部５０ｍＬにおける粒子の濃度（ｇ／ｍＬの点での［Ｔ］）の差が、０．５以下（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）である場合、摩耗剤はコロイドとして安定であるとみなされる。より好ましくは、［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］という値は、０．３以下であり、最も好ましくは、０．１以下である。
【００１２】
研磨組成物は、任意の適切な量のセリア摩耗剤を含み得る。本発明の研磨組成物が、あまりにも少量のセリア摩耗剤を含む場合、当該組成物は、十分な除去速度を呈しないことがある。対照的に、研磨組成物が、あまりにも多量の摩耗剤を含む場合、研磨組成物は、望ましくない研磨性能を呈することがあり、かつ／または費用効果がないことがあり、かつ／または安定性を欠失していることがある。研磨組成物は、約１０重量％以下のセリア、例えば、約９重量％以下、約８重量％以下、約７重量％以下、約６重量％以下、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、約１重量％以下、約０．９重量％以下、約０．８重量％以下、約０．７重量％以下、約０．６重量％以下のセリア、または約０．５重量％以下のセリアを含み得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物は、約０．０１重量％以上、例えば、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．２重量％以上、約０．３重量％以上、約０．４重量％以上、約０．５重量％以上、または約１重量％以上のセリアを含み得る。したがって、研磨組成物は、上述の終点のうちのいずれか２つによって結ばれた量でセリアを含み得る。例えば、研磨組成物は、約０．０１重量％〜約１０重量％のセリア、約０．０５重量％〜約１０重量％、約０．０５重量％〜約９重量％、約０．０５重量％〜約８重量％、約０．０５重量％〜約７重量％、約０．０５重量％〜約６重量％、約０．０５重量％〜約５重量％、約０．０５重量％〜約４重量％、約０．０５重量％〜約３重量％、約０．０５重量％〜約２重量％、約０．０５重量％〜約１重量％、約０．２重量％〜約２重量％、約０．２重量％〜約１重量％、または約０．３重量％〜約０．５重量％のセリアを含み得る。実施形態において、研磨組成物は、使用時に、約０．０５重量％〜約２重量％のセリア（例えば、約０．４重量％のセリア）を含む。
【００１３】
研磨組成物は、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体を含む。水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体は、任意の適切な水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体であり得る。好ましくは、研磨組成物は、メラミンまたはそのハロゲン化誘導体とアルデヒドとの重合から調製される架橋性カチオン重合体である水溶性カチオン重合体を含む。より好ましくは、水溶性カチオン重合体は、メラミン−ホルムアルデヒド共重合体を含み、最も好ましくは、メラミン−ホルムアルデヒド共重合体は、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体である。メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体は、式
【化１】
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の単量体単位を含み、式中、Ｒ１〜Ｒ４は、メチルまたは水素であり、かつ式中、Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つはメチルである。適切なメチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体は、の例は、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３（ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）である。
【００１４】
研磨組成物は、任意の適切な量の水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体を含み得る。研磨組成物は、約５００ｐｐｍ以下の水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、例えば、約４５０ｐｐｍ以下、約４００ｐｐｍ以下、約３５０ｐｐｍ以下、約３００ｐｐｍ以下、約２５０ｐｐｍ以下、または約２００ｐｐｍ以下の水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体を含み得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物は、約１ｐｐｍ以上、例えば、約５ｐｐｍ以上、約１０ｐｐｍ以上、約２０ｐｐｍ以上、約３０ｐｐｍ以上、約４０ｐｐｍ以上、または約５０ｐｐｍ以上の水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体であり得る。したがって、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体は、研磨組成物中に上述の終点のうちのいずれか２つによって拘束された濃度で存在し得る。例えば、研磨組成物は、約１ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、例えば、約５ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約４５０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約３５０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍの水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、あるいは約５０ｐｐｍ〜約１５０ｐｐｍの水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体を含み得る。
【００１５】
研磨組成物は、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸を含む。芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸は、任意の適切な芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸であり得る。芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸の非限定例としては、安息香酸、１，２−ベンゼンジカルボン酸、１，３−ベンゼンジカルボン酸、１，４−ベンゼンジカルボン酸、サリチル酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、またはこれらに類するものが挙げられる。好ましくは、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸は、ピコリン酸である。
【００１６】
研磨組成物は、任意の適切なｐＨを有し得る。典型的には、研磨組成物は、約２以上、例えば、約２．５以上、約３以上、約３．５以上、または約４以上のｐＨを有し得る。あるいは、またはさらに、研磨組成物は、約７以下、例えば、約６．５以下、約６以下、約５．５以下、または約５以下のｐＨを有し得る。したがって、研磨組成物は、当該研磨組成物について列挙された先の終点のうちのいずれか２つによって拘束されたｐＨを有し得る。例えば、研磨組成物は、約２〜約７、例えば、約２．５〜約７、約３〜約７、約３．５〜約７、約４〜約７、約２．５〜約６．５、約２．５〜約６、約２．５〜約５．５、約２．５〜約５、約３〜約６．５、約３〜約６、約３〜約５、または約３．５〜約５．５のｐＨを有し得る。
【００１７】
研磨組成物のｐＨは、任意の適切な酸または塩基を用いて調整することができる。適切な酸の非限定例としては、硝酸、硫酸、リン酸、及び酢酸などの有機酸が挙げられる。適切な塩基の非限定例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化アンモニウムが挙げられる。
【００１８】
化学機械研磨組成物は任意に、１つ以上の助剤をさらに含む。例証的な助剤には、調整剤、酸（例えば、スルホン酸）、錯化剤（例えば、陰イオン重合体錯化剤）、キレート剤殺生物剤、スケール阻害剤、分散剤などが含まれる。
【００１９】
殺生物剤は、存在するとき、任意の適切な殺生物剤であり得、研磨組成物中に任意の適切な量で存在し得る。適切な殺生物剤は、イソチアゾリノン殺生物剤である。研磨組成物中の殺生物剤の量は典型的には、約１〜約５０ｐｐｍ、好ましくは、約１０〜約４０ｐｐｍ、より好ましくは約２０〜約３０ｐｐｍである。
【００２０】
研磨組成物は、金属を酸化する酸化剤を含まないかまたは実質的に含まない。本明細書で使用する場合、「酸化剤を含まない」という句は、研磨組成物が、痕跡混入量以下の酸化材料を含むことを意味し、当該量は、ＣＭＰ中の組成物を用いて得ることのできる任意の金属除去速度に影響するのに不十分である。詳細な実施形態において、研磨組成物は、過酸化水素、硝酸鉄、ヨウ化カリウム、過酢酸、及び過マンガン酸カリウムがないかまたは実質的にない。
【００２１】
研磨組成物は、任意の適切な技術によって調製することができ、当該技術の多くは、当業者に既知である。研磨組成物は、バッチ法または連続法において調製することができる。概して、研磨組成物は、その構成要素を任意の順序で組み合わせることによって調製することができる。本明細書で使用する「構成要素」という用語は、個々の成分（例えば、湿式プロセスセリア、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸、任意のｐＨ調整剤など）及び成分（例えば、湿式プロセスセリア、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸、任意のｐＨ調整剤など）の任意の組み合わせを含む。
【００２２】
例えば、湿式プロセスセリアは、水中に分散されることができる。次に、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体及び芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸を、研磨組成物中へ構成要素を組み込むことのできる任意の方法によって添加及び混合することができる。研磨組成物は、研磨操作中に基材表面で構成要素を混合することによっても調製することができる。
【００２３】
研磨組成物は、湿式プロセスセリア、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸、任意のｐＨ調整剤、及び水を含む１パッケージ系として供給されることができる。あるいは、乾燥形態において、または水中の液剤または分散剤としてのいずれかで、湿式プロセスセリアは、第１の容器に水中分散剤として供給されて、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸、及び任意のｐＨ調整剤は、第２の容器に供給されて、助剤溶液を形成することができる。第１または第２の容器中の構成要素は、乾燥形態であり得るのに対し、他の容器中の構成要素は、水性分散剤の形態であり得る。その上、第１及び第２の容器中の構成要素が、異なるｐＨ値を有することが、またはそれに代わるものとして、実質的に類似の、またはさらには等しいｐＨ値を有することは適切である。他の２つの容器または３つ以上の容器の、研磨組成物の構成要素の組み合わせは、当業者の知識内である。
【００２４】
種々の方法は、このような２パッケージ研磨系を利用するために採用されることができる。例えば、酸化セリウムスラリー及び助剤溶液は、研磨台へ、供給配管の出口で接合及び接続される異なる管によって供給されることができる。酸化セリウムスラリー及び助剤溶液は、すぐにまたは研磨の直前に混合されることができ、あるいは研磨台上へ同時に供給されることができる。さらに、この２つのパッケージを混合するとき、脱イオン水を所望の通り添加して、研磨組成物及び結果的に生じる基材研磨特徴を調整することができる。
【００２５】
本発明の研磨組成物は、使用前に適量の水で希釈されるよう企図された濃縮物として提供されることもできる。このような実施形態において、研磨組成物濃縮物は、適量の水で濃縮物を希釈する際に研磨組成物の各構成要素について先に列挙した適切な範囲内の量で各構成要素が研磨組成物中に存在するであろう量で、湿式プロセスセリア、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸及び任意のｐＨ調整剤を含むことができる。例えば、湿式プロセスセリア、水溶性カチオン重合体または水溶性カチオン共重合体、芳香族カルボン酸またはヘテロ芳香族カルボン酸、及び任意のｐＨ調整剤は各々、濃縮物が等容積の水（例えば、それぞれ等容積の２倍の水、等容積の３倍の水、または等容積の４倍の水）で希釈されるとき、各構成要素は、各構成要素について先に明らかにした範囲内の量で研磨組成物中に存在するであろうように、各構成要素について列挙した濃度の約２倍（例えば、約３倍、約４倍、または約５倍）の量の濃度で存在することができる。さらに、当業者によって理解されるであろうように、濃縮物は、他の構成要素が当該濃縮物中に少なくとも部分的にまたは完全に溶解していることを確実にするために、最終研磨組成物中に存在する適切な分率の水を含有することができる。
【００２６】
本発明は、（ｉ）基材を研磨パッド及び本明細書に説明されるような化学機械研磨組成物と接触させることと、（ｉｉ）研磨パッドを基材に対してそれらの間に化学機械研磨組成物を用いて移動させることと、（ｉｉｉ）基材の少なくとも一部を摩滅させて基材を研磨することと、を含む、基材を化学機械研磨する方法も提供する。
【００２７】
本発明の方法を用いて研磨されることになっている基材は、任意の適切な基材、特に酸化ケイ素を含む基材であり得る。
【００２８】
以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、もちろん、いかなる方法においても本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００２９】
実施例において使用される柄物ウェーハは、柄物ケイ素基材の表面上に線がエッチングされた当該基材上に配置されたＴＥＯＳのブランケット層を含んでいた。基材は、９００μｍ×９００μｍの柄を有するものとして本明細書で言及されており、この中で、基材のエッチングされていない領域上にある表面の「上部」領域は９００μｍであり、線の上にある表面の「下部」領域の幅は９００μｍであった。残余ステップ高は、表面のエッチングされていない領域上にあるＴＥＯＳの厚さを指す。トレンチ喪失は、線内及び上部領域間のＴＥＯＳの除去に関する測定結果である。
【００３０】
実施例１
本実施例は、湿式プロセスセリアを含む研磨組成物によって呈されるＴＥＯＳ除去速度に及ぼす水溶性カチオン重合体の効果を実証する。
【００３１】
ＴＥＯＳのブランケット層を含む同様の基材を、０．２８６重量％の湿式プロセスセリア及び５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液を含有し、トリエタノールアミンを用いてｐＨが４．０に調整された５つの異なる研磨組成物（研磨組成物１Ａ〜１Ｅ）で研磨した。研磨組成物１Ａ〜１Ｅはそれぞれさらに、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体である水溶性カチオン重合体Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３（ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）を５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ、２００ｐｐｍ、または２５０ｐｐｍ含有した。各研磨実験について、０．２８６重量％の湿式プロセスセリアと５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液とを含有するが水溶性カチオン重合体は含有していない、トリエタノールアミンを用いてｐＨを４．０に調整した対照研磨組成物を用いて、基材を研磨した。
【００３２】
研磨後、ＴＥＯＳ除去速度を決定した。結果を表１に明らかにする。
【表１】
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【００３３】
表１において明らかにされた結果から明らかであるように、研磨組成物中のＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３の１００ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの濃度での存在は結果的に、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３の１５０ｐｐｍ濃度で観察された最も大きな増大でおよそ２．５％〜５．８％のＴＥＯＳ除去速度の上昇を結果的に生じる。
【００３４】
実施例２
本実施例は、湿式プロセスセリアを含む研磨組成物によって呈される平面化効率に及ぼす水溶性カチオン重合体の効果を実証する。
【００３５】
９００μｍ×９００μｍの柄物ケイ素基材上に配置されたＴＥＯＳ層を含む別個の基材を、０．２８６重量％の湿式プロセスセリア及び５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液を含有する、ｐＨがトリエタノールアミンを用いて４．０に調整された４つの異なる研磨組成物（研磨組成物２Ａ〜２Ｄ）を用いて研磨した。研磨組成物２Ａ〜２Ｄは、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体であるＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を１００ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ、２００ｐｐｍ、または２５０ｐｐｍさらに含有した。各機材を同じ長さの時間研磨した。
【００３６】
研磨後、ＴＥＯＳ除去速度を決定し、残余ステップ高及びトレンチ喪失を測定した。研磨ツールは、２００ｍｍのＭｉｒｒａ（商標）研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ）とした。結果を表２に明らかにする。
【表２】
2019510364.tif 000005
【００３７】
表２において明らかにされ得た結果から明らかなように、トレンチ喪失は、１００ｐｐｍ濃度のＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３において最小限にされる。トレンチ喪失及び残余ステップ高は、２５０ｐｐｍ濃度のＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３で最大である。
【００３８】
実施例３
本実施例は、湿式プロセスセリアを含む研磨組成物によって呈される平面化効率に及ぼすメチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体の効果を実証する。
【００３９】
９００μｍ×９００μｍの柄物ケイ素基材上に配置したＴＥＯＳ層を含む別個の基材を、０．２８６重量％の湿式プロセスセリア及び５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液を含有し、トリエタノールアミンを用いてｐＨを４．０に調整した２つの異なる研磨組成物（研磨組成物３Ａ及び３Ｂ）を用いて研磨した。研磨組成物３Ａ（対照）は、いかなるさらなる構成要素も含有していなかった。研磨組成物３Ｂ（本発明）は、１００ｐｐｍのＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３をさらに含有していた。
【００４０】
研磨組成物３Ａを用いて４つの基材を異なる量の時間研磨し、より長い研磨時間をより大きな研磨時間数によって示した。研磨組成物３Ｂを用いて６つの基材を異なる量の時間研磨し、より長い研磨時間をより大きな研磨時間数によって示した。研磨ツールは、３００ｍｍのＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（商標）研磨ツール（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ）とした。
【００４１】
研磨後、残余ステップ高及びトレンチ喪失を測定した。結果を表３に明らかにする。本結果はまた、図１において図面に描かれている。
【表３】
2019510364.tif 000006
【００４２】
表３に明らかにされ図１に描かれる結果から明らかなように、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を含有している研磨組成物３Ｂの使用は結果的に、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を含有していない研磨組成物３Ａについて観察されたものよりもトレンチ喪失は少なかった。
【００４３】
実施例４
本実施例は、「１パック」系及び「２パック」系の両方において湿式プロセスセリアを含む研磨組成物によって呈される平面化効率に及ぼすメチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体の効果を実証する。
【００４４】
９００μｍ×９００μｍの柄物ケイ素基材上に配置したＴＥＯＳ層を含む別個の基材を、０．２８６重量％の湿式プロセスセリア、１００ｐｐｍのＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３、及び５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液を含有し、トリエタノールアミンを用いてｐＨを４．０に調整された研磨組成物を用いて研磨した。研磨組成物を用いて基材を異なる量の時間研磨し、より長い研磨時間はより大きな研磨時間数によって示した。基材のうちの６個を研磨するのに使用される研磨組成物を「１パック」研磨組成物として調製し、この中で、構成要素全部を使用前に組み合わせて保存した。基材のうちの２つを研磨するのに使用される研磨組成物を、「２パック」研磨組成物から調製し、この中で、セリア水溶液と、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３及びピコリン酸水溶液を含有する組成物とを、使用直前に組み合わせた。
【００４５】
研磨ツールは、３００ｍｍのＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（商標）研磨ツールとした。研磨後、残余ステップ高及びトレンチ喪失を測定した。結果を表４に明らかにする。
【表４】
2019510364.tif 000007
【００４６】
表４に明らかにされる結果から明らかなように、「１パック」構成及び「２パック」構成における研磨組成物の挙動は同等である。時点３において、１パック系を用いた研磨は結果的に、６８２Åの残余ステップ高及び１４６６Åのトレンチ喪失を生じたのに対し、時点１における２パック系を用いた研磨は結果的に、７３０Åの残余ステップ高及び１３６９Åのトレンチ喪失を生じた。
【００４７】
実施例５
本実施例は、湿式プロセスセリアを含む研磨組成物によって呈される平面化効率に及ぼす水溶性カチオン重合体の効果を実証する。
【００４８】
９００μｍ×９００μｍの柄物ケイ素基材上に配置されたＴＥＯＳ層を含む別個の基材を、０．２８６重量％の湿式プロセスセリア、５００ｐｐｍのピコリン酸水溶液を、２５０ｐｐｍのトリエタノールアミン、及び５０ｐｐｍの酢酸を含有し、追加のトリエタノールアミンを用いてｐＨを４．０に調整した２つの異なる研磨組成物（研磨組成物５Ａ及び５Ｂ）を用いて研磨した。研磨組成物５Ａ（対照）は、いかなるさらなる構成要素も含有していなかった。研磨組成物５Ｂ（本発明）は、メチル化したメラミン−ホルムアルデヒド共重合体であるＳａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を１００ｐｐｍさらに含有していた。
【００４９】
５つの基材を研磨組成物５Ａを用いて異なる量の時間研磨した。研磨組成物５Ｂを用いて２つの基材を異なる量の時間研磨した。
【００５０】
研磨ツールは、３００ｍｍのＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（商標）研磨ツールとした。研磨後、残余ステップ高及びトレンチ喪失を測定した。結果を表５に明らかにする。
【表５】
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【００５１】
研磨組成物５Ａは、４２秒間及び４５秒間の研磨についてそれぞれ７２０Å及び６０６Åの残余ステップ高とともに、それぞれ２０１１Å及び２４４２Åのトレンチ喪失量を示した。研磨組成物５Ｂは、４７秒間及び４９秒間にそれぞれ、５６０Å及び５３５Åの残余ステップ高とともに、それぞれ１９８４Å及び１８８３Åのトレンチ喪失量を示した。したがって、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を含有する研磨組成物５Ｂを用いた柄物基材の研磨は結果的に、Ｓａｄｕｒｅｎ（商標）１６３を含有していない研磨組成物５Ａと比較して、ステップ高の減少がより大きいながらもトレンチ喪失がより少なかった。
【００５２】
本明細書で引用する公開物、特許出願、及び特許を含む参考文献はすべて、各参考文献が個々にかつ具体的に、参照によって組み込まれるよう示され本明細書においてその全体が明らかにされた場合と同程度まで、参照により本明細書により組み込まれる。
【００５３】
「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び「少なくとも１つの」という用語ならびに本発明を説明する脈絡における（特に、後続の特許請求の範囲の脈絡における）類似の指示物の使用は、本明細書において別段の記載がない限り、または脈絡が明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を網羅するよう解釈されることになっている。「少なくとも１つの」という用語に続く１つ以上の項目のリスト（例えば、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書において別段の記載がない限りまたは脈絡が明らかに矛盾しない限り、列挙された項目から選択される１つの項目（ＡまたはＢ）または列挙された項目のうちの２つ以上の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）を意味するよう解釈されることになっている。「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「を有する」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「を含有する」という用語は、別段の記載がない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「を含むがこれ（ら）に限定されない」という意味）として解釈されることになっている。本明細書における値の範囲の列挙は単に、本明細書において別段の記載がない限り、当該範囲内に収まる各個々の値に対してここに参照する簡略表記法として機能するよう企図されており、各個々の値は、本明細書において個々に列挙されたかのように本明細書へと組み込まれる。本明細書において説明される方法はすべて、本明細書において別段の記載がない限り、またはさもなければ脈絡が明確に矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書において提供されるいかなる及びすべての例、または例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をより良好に説明するよう企図されているものであって、別段の特許請求がない限り、本発明の範囲に制限を与えるものではない。本明細書における言語は、いかなる特許請求されていない要素も本発明の実施に対して必須であるものとして示すと解釈されるべきではない。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態は、本明細書において説明されており、これには、本発明を実施するための、本発明者らにとって既知の最良の様式を含む。当該好ましい実施形態の変化物は、上述の説明を読解する上で当業者にとって明らかとなり得る。本発明者らは、当業者がこのような変化物を適宜採用することを期待しており、本発明者らは、本明細書において具体的に説明される以外に本発明が実施されることを企図している。したがって、本発明は、適用可能な法律によって許可されるような、添付の特許請求において列挙される対象の変更物及び等価物をすべて含む。その上、当該対象の考えられ得る変化物すべてにおける上述の要素のいかなる組み合わせも、本明細書において別段の記載がない限り、またはさもなければ脈絡が明確に矛盾しない限り、本発明によって包含される。
【図１】
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【国際調査報告】
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